В условиях бурения нефтяных скважин CMC HV (карбоксиметилцеллюлоза высокой вязкости) и PAC HV (полианионная целлюлоза высокой вязкости) являются широко используемыми добавками для буровых растворов, и каждая из них демонстрирует значительные различия в производительности и применении. Ниже приводится сравнение преимуществ и недостатков этих двух веществ по нескольким параметрам:

1. Химическая структура и основные свойства

CMC HV

Производится путем карбоксиметилирования целлюлозы и относится к анионной целлюлозе. Карбоксиметильная группа в ее молекулярной цепи обеспечивает определенную солестойкость, но степень замещения относительно низкая (обычно ≤0,8), что приводит к ограниченной стабильности в условиях высоких температур и высокой солености.

Преимущества: низкая стоимость, стабильный эффект повышения вязкости в пресной воде или среде с низкой соленостью, а также возможность эффективного контроля фильтрационных потерь для формирования тонкой и прочной глинистой корки.

Недостатки: плохая термостойкость (обычно ≤150℃), склонность к снижению вязкости и увеличению фильтрационных потерь в условиях высокой солености (например, насыщенный рассол) или высоких температур.

PAC HV

представляет собой полианионное производное целлюлозы с высокой степенью замещения (≥0,8) и равномерным распределением. Она несет большое количество отрицательно заряженных функциональных групп в молекулярной цепи, что значительно повышает солестойкость и термостойкость.

Преимущества: может поддерживать стабильную вязкость и снижать потери жидкости в условиях высоких температур (до 180°C и выше) и высокой солености (включая насыщенный рассол), особенно подходит для сложных формаций (например, сланцевых и гипсово-солевых слоев).

Недостатки: высокая стоимость производства, а реологией может быть трудно управлять из-за чрезмерного увеличения вязкости в пресноводных средах.

2. Сравнение характеристик бурового раствора

2.1. Повышение вязкости и контроль реологии

CMC HV

Преимущества: оказывает значительное влияние на повышение вязкости в пресной воде или буровом растворе с низкой твердой фазой, может эффективно удерживать буровой шлам и имеет низкое начальное напряжение сдвига, что способствует выходу газа и твердых частиц.

Недостатки: в условиях высокой солености или высоких температур вязкость легко разрушается и требует частого пополнения для поддержания производительности.

PAC HV

Преимущества: может поддерживать высокую вязкость в условиях высокой солености и высоких температур, а ее реологией можно управлять. Может ингибировать дисперсию и расширение глины и сланца и стабилизировать ствол скважины.

Недостатки: в пресноводных средах давление насоса может увеличиваться из-за чрезмерного роста вязкости, и количество добавления необходимо точно контролировать.

2.2. Снижение потерь жидкости

CMC HV

Преимущества: может эффективно снижать потери жидкости в нормальных условиях и формировать плотную глинистую корку. Подходит для средних и неглубоких скважин и несложных формаций.

Недостатки: в условиях высокой солености или высоких температур качество глинистой корки снижается, а потери жидкости увеличиваются. Необходимо использовать в сочетании с другими добавками для снижения потерь жидкости.

PAC HV

Преимущества: обладает высокой солестойкостью и может поддерживать низкие потери жидкости в насыщенном солевом растворе или суспензии морской воды. Глинистая корка прочная и имеет низкую проницаемость.

Недостатки: дорогостоящая при использовании отдельно, и ее производительность может снижаться при экстремально высоких температурах (например, >200℃).

2.3. Стойкость к сдвигу и термостойкость

CMC HV

Преимущества: стабильная работа в условиях низкоскоростного сдвига, подходит для обычных буровых операций.

Недостатки: вязкость легко снижается при высокоскоростном сдвиге (например, турбинное бурение глубоких скважин) или высокой температуре (>150℃), требуя частого обслуживания.

PAC HV

Преимущества: высокая устойчивость к сдвигу, вязкость может сохраняться даже при высоких скоростях сдвига, а также отличная термостойкость (до 180℃), подходит для глубоких и сверхглубоких скважин.

Недостатки: может произойти термическое разложение при сверхвысоких температурах (например, >200℃), требуются высокотемпературные полимеры.

3. Сценарии применения и экономическая эффективность

CMC HV

Применимые сценарии: пресноводные или малосоленые системы бурового раствора, средние и неглубокие скважины, формации с невысокой температурой (например, <120℃) и проекты с ограниченным бюджетом.

Экономическая эффективность: низкая стоимость, но требуется частое пополнение, и общая стоимость может увеличиться при длительном использовании.

PAC HV

Применимые сценарии: высокотемпературные и высокосоленые формации (например, глубокие скважины, гипсово-солевые слои), скважины сланцевого газа, морской буровой раствор и сложные требования к устойчивости ствола скважины.

Экономическая эффективность: цена за единицу высокая, но дозировка небольшая, производительность стабильная, а долгосрочная общая стоимость лучше.

4. Защита окружающей среды и совместимость

CMC HV

Защита окружающей среды: нетоксична, хорошая биоразлагаемость, но крупномасштабное использование может увеличить содержание твердых веществ в буровом растворе.

Совместимость: совместима с большинством водорастворимых добавок для буровых растворов, но легко флокулирует в средах с высоким содержанием ионов кальция и магния.

PAC HV

Защита окружающей среды: соответствует международным экологическим стандартам, не имеет вредных остатков и подходит для экологически чувствительных районов.

Совместимость: обладает хорошей совместимостью с солями, полимерами и поверхностно-активными веществами, особенно стабильна в системах с высокой соленостью.

Резюме

CMC HV: Преимущества - низкая стоимость и хороший эффект повышения вязкости в пресной воде; недостатки - плохая стабильность при высокой температуре и высокой солености, подходит для обычного бурения.

PAC HV: Преимущества